CN111098235A - 一种带防回水结构的磨料水射流喷头及喷料方法 - Google Patents

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李胜
祝爽
蒋海华
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陈望
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Abstract

本发明提供一种带防回水结构的磨料水射流喷头，包括喷头本体和三通接头，所述喷头本体内的混砂室通过进水接头连接供水管路、通过进砂接头连接供砂管路、通过出料喷嘴向外出射磨料，所述三通接头的两个直通接口接入供砂管路而另一个接口连接压缩空气管路，在压缩空气管路上设有开关阀和节流阀且开关阀的控制信号与出料喷嘴的压力信号联动；本发明还提供一种利用上述喷头的喷料方法，在喷头启动阶段，开关阀打开，避免水雾进入进砂管路并阻止磨料下落，在喷头关闭阶段，开关阀打开，将残留水雾及磨料强制吹出并阻止磨料下落，在喷头稳定作业及非作业阶段，开关阀关闭。本发明可阻止水雾进入供砂管路，避免因磨料长期受潮结团而导致管路堵塞。

Description

一种带防回水结构的磨料水射流喷头及喷料方法
技术领域
本发明属于磨料喷射技术领域，特别地，涉及一种带防回水结构的磨料水射流喷头，以及采用该喷头作业的喷料方法。
背景技术
目前，后混式(引射式)磨料水射流喷头在作业过程中存在如下缺陷：在喷头启动阶段(从开始升压喷射直至达到设定工作压力)和关闭阶段(从喷嘴压力开始下降直至供水完全停止)，由于供砂管路内的磨料并不充足，因此混砂室内的水雾极易通过回流、溅射、飘散等方式从进砂口进入供砂管路中，使得管路中的磨料长期受潮后发生结团，进而堵塞管路。被堵塞的管路不仅会导致磨料无法正常进入混砂室，极大地降低水射流工作能力，还有可能因为磨料在管路中积聚产生安全隐患。
现有的改进技术如下：
1、中国专利CN02134867公开了一种水切割机回水控制系统，该方案设有一个与混合腔连通的旁路通道，该旁路通道连接至一个常开式气控阀的出气口，常开式气控阀的进气口与大气连通，当发生回水现象时，倒流的水可从旁路通道和气控阀排出。但该技术仍不能排出进砂管路中的潮湿水雾，尤其是在管径较小时仍会发生堵砂现象。
2、中国专利CN200420109403公开了一种水切割机用防回水控砂阀，该方案采用气缸带动阀杆移动，停机时阀杆向左伸出挡住流道内下落的磨料，同时从接头引入压缩空气吹扫管路内的回水。但该技术结构复杂，涉及的运动部件较多，特别是阀杆，极易因磨料卡滞和磨损而失效。
3、中国专利CN201320641895公开了一种磨料水射流除鳞系统中的磨料供给装置，该方案采用水作为输送磨料的介质，利用砂浆泵向喷头内强制供砂，通过砂浆泵进口前设置的冲洗阀，在喷头达到工作压力前后时间里引入清水冲洗管路，防止磨料沉降淤堵。但该技术系统复杂、动力消耗大，更适于大流量的清洗类作业，而且以水作为输送介质，射流能量加速磨料的利用率大幅度降低，对于切割类应用并不适用。
综上所述，目前仍需要一种结构简单、可避免卡料磨损现象且不影响正常切割作业的磨料水射流喷头，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带防回水结构的磨料水射流喷头及喷料方法，具体方案如下：
一种带防回水结构的磨料水射流喷头，包括喷头本体和三通接头，所述喷头本体包括混砂室以及与所述混砂室连通的进水接头、进砂接头和出料喷嘴，所述进水接头连接供水管路，所述进砂接头连接供砂管路，磨料和水在所述混砂室内混合后通过所述出料喷嘴喷出，所述三通接头的两个直通接口接入供砂管路，而另一个接口连接压缩空气管路，在所述压缩空气管路上设有控制气流通断的开关阀。
优选地，在所述出料喷嘴处设有压力传感器，所述开关阀为电磁阀且其控制信号与出料喷嘴的压力信号联动；当喷嘴压力发生变化时，所述开关阀开启，当喷嘴达到稳定工作压力或供水完全停止后，所述开关阀关闭。
优选地，在所述压缩空气管路上还设有调节通入气体流量的节流阀。
优选地，所述三通接头上用于连接压缩空气管路以及供砂管路来向的两个接口间的夹角小于90°。
优选地，所述三通接头与供砂管路和压缩空气管路、所述进砂接头与供砂管路之间均采用管箍牢固连接且设有密封件。
一种利用上述带防回水结构的磨料水射流喷头的喷料方法，包括如下过程：
1)启动喷头，开始供水，压力传感器检测到出料喷嘴处的压力逐渐升高，发出信号使开关阀保持开启状态，此时压缩空气沿压缩空气管路、三通接头、进砂接头进入混砂室中，在避免水雾进入进砂管路的同时阻止进砂管路中的磨料下落；
2)当喷嘴达到稳定工作压力后，压力传感器发出信号使开关阀保持关闭状态，水射流经过混砂室形成负压，进砂管路在负压和重力作用下恢复引射磨料，开始供砂；
3)关闭喷头，停止供水，压力传感器检测到出料喷嘴处的压力逐渐降低，发出信号使开关阀保持开启状态，此时压缩空气沿原路径再次进入混砂室中，在将残留水雾及磨料通过出料喷嘴(4)强制吹出的同时阻止进砂管路中的磨料下落，停止进砂；
4)当供水完全停止后，压力传感器发出信号使开关阀关闭。
优选地，所述压缩空气的压力变化范围为6～8bar。
本发明提供的技术方案至少具有如下有益效果：
1、本发明通过在进砂管路中接入一个三通接头引进一路压缩空气，实现在喷头开始升压喷射和降压停止喷射阶段内，控制阀门开启并沿进砂管路向混砂室内吹气，由于压缩空气在进砂管路中形成了一段气柱，因此可阻止水雾进入进砂管路，同时还利用气流将残留在混砂室内的水雾和磨料强制吹出，避免磨料因长期受潮结团后堵塞进砂管路；另外，压缩空气形成的气柱还可以起到支撑作用，避免进砂管路中的磨料在重力影响下继续向进砂接头下落。
2、本发明可通过压力信号实时反馈喷头的工作情况，并根据压力信号联动控制压缩空气管路上开关阀的通断，还可以根据实际工况调整通入气体的流量，本发明结构简单、成本低廉、操作简单、可靠性高，易于实现自动控制以及对现有设备进行改造，具有实用性和推广性。
3、本发明通过采取管箍的连接方式，确保在正压吹气和负压引射阶段均不会出现管路接头脱开或漏气，而由于现有的进砂管路一般采用软管直接插入进砂接头的连接方式，正常工作时管路内又一直处于负压状态，因此软管对接头的抱紧力要求不大，但采用本发明结构后，进砂管路内会有一段时间处于正压状态，为防止软管从接头上脱出，需要配合增加管箍等零件以增加抱紧力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明实施例1中磨料水射流喷头的结构示意图；
图2是本发明实施例2中磨料水射流喷头的结构示意图；
图中：1混砂室，2进水接头，3进砂接头，4出料喷嘴，5正三通接通，6斜三通接头，7压缩空气管路，8开关阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种带防回水结构的磨料水射流喷头，包括喷头本体和三通接头，所述喷头本体包括混砂室1以及与所述混砂室1连通的进水接头2、进砂接头3和出料喷嘴4，所述进水接头2连接供水管路，所述进砂接头3连接供砂管路，磨料和水在所述混砂室11内混合后通过所述出料喷嘴4喷出。
所述三通接头设置在供砂管路上，所述三通接头为T字型的正三通接头5，其中两个直通接口的轴线位于在同一条直线上，并接入供砂管路，而另一个接口的轴线与两个直通接口的轴线垂直设置，并连接压缩空气管路7，在所述压缩空气管路3上设有控制气流通断的开关阀8以及调节气体通入流量的节流阀。
在所述出料喷嘴4处设有压力传感器，所述开关阀8和节流阀均为电磁阀且所述开关阀8的控制信号均与出料喷嘴4的压力信号联动。具体地，当喷嘴压力升高或降低时，所述开关阀8开启，当喷嘴达到稳定工作压力或供水完全停止后，所述开关阀8关闭。
所述三通接头与供砂管路和压缩空气管路7、所述进砂接头3与供砂管路之间均采用管箍牢固连接。
实施例2
参见图2，一种带防回水结构的磨料水射流喷头，包括喷头本体和三通接头，其结构与实施例1基本相同，区别在于本实施例中的三通接头为斜三通接头6。
所述斜三通接头6同样包括两个轴线位于同一条直线上的直通接口，且两个直通接口接入供砂管路，所述斜三通接头6的另一个接口连接压缩空气管路7，且该接口的轴线与两个直通接口的轴线倾斜设置，具体地，所述斜三通接头6上用于连接压缩空气管路7以及供砂管路来向的两个接口间的夹角为45°。
本实施例用斜三通接头代替正三通接头，实现气体流动方向向混砂室偏转，减少气流压力损失，提高压缩空气利用效率。
虽然上述两个实施例的结构有所差别，但二者进行喷料作业时的过程相同，具体包括如下过程：
1)启动喷头，开始供水，压力传感器检测到出料喷嘴4处的压力逐渐升高，发出信号使开关阀8保持开启状态，此时压缩空气沿压缩空气管路7、三通接头、进砂接头3进入混砂室1中，在避免水雾进入进砂管路的同时阻止进砂管路中的磨料下落；
2)当喷嘴达到稳定工作压力后，压力传感器发出信号使开关阀8保持关闭状态，水射流经过混砂室1形成负压，进砂管路在负压和重力作用下恢复引射磨料，开始供砂；
3)关闭喷头，停止供水，压力传感器检测到出料喷嘴4处的压力逐渐降低，发出信号使开关阀7保持开启状态，此时压缩空气沿原路径再次进入混砂室1中，在将残留水雾及磨料通过出料喷嘴4强制吹出的同时阻止进砂管路中的磨料下落，停止进砂；
4)当供水完全停止后，压力传感器发出信号使开关阀8关闭。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。在本发明的精神和原则之内，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种带防回水结构的磨料水射流喷头，其特征在于，包括喷头本体和三通接头，所述喷头本体包括混砂室(1)以及与所述混砂室(1)连通的进水接头(2)、进砂接头(3)和出料喷嘴(4)，所述进水接头(2)连接供水管路，所述进砂接头(3)连接供砂管路，磨料和水在所述混砂室(1)内混合后通过所述出料喷嘴(4)喷出，所述三通接头的两个直通接口接入供砂管路，而另一个接口连接压缩空气管路(7)，在所述压缩空气管路(7)上设有控制气流通断的开关阀(8)。
2.根据权利要求1所述带防回水结构的磨料水射流喷头，其特征在于，在所述出料喷嘴(4)处设有压力传感器，所述开关阀(8)为电磁阀且其控制信号与出料喷嘴(4)的压力信号联动；当喷嘴压力升高或降低时，所述开关阀开启，当喷嘴达到稳定工作压力或供水完全停止后，所述开关阀关闭。
3.根据权利要求2所述带防回水结构的磨料水射流喷头，其特征在于，在所述压缩空气管路(7)上还设有调节通入气体流量的节流阀。
4.根据权利要求3所述带防回水结构的磨料水射流喷头，其特征在于，所述三通接头上用于连接压缩空气管路(7)以及供砂管路来向的两个接口间的夹角小于90°。
5.根据权利要求4所述带防回水结构的磨料水射流喷头，其特征在于，所述三通接头与供砂管路和压缩空气管路(7)、所述进砂接头(3)与供砂管路之间均采用管箍牢固连接。
6.一种利用如权利要求3～5中任意一项所述带防回水结构的磨料水射流喷头的喷料方法，其特征在于，包括如下过程：
1)启动喷头，开始供水，压力传感器检测到出料喷嘴(4)处的压力逐渐升高，发出信号使开关阀(8)保持开启状态，此时压缩空气沿压缩空气管路(7)、三通接头、进砂接头(3)进入混砂室(1)中，在避免水雾进入进砂管路的同时阻止进砂管路中的磨料下落；
2)当喷嘴达到稳定工作压力后，压力传感器发出信号使开关阀(8)保持关闭状态，水射流经过混砂室(1)形成负压，进砂管路在负压和重力作用下恢复引射磨料，开始供砂；
3)关闭喷头，停止供水，压力传感器检测到出料喷嘴(4)处的压力逐渐降低，发出信号使开关阀(8)保持开启状态，此时压缩空气沿原路径再次进入混砂室(1)中，在将残留水雾及磨料通过出料喷嘴(4)强制吹出的同时阻止进砂管路中的磨料下落，停止进砂；
4)当供水完全停止后，压力传感器发出信号使开关阀(8)关闭。
7.根据权利要求6所述带防回水结构的磨料水射流喷头的喷料方法，其特征在于，所述压缩空气的压力变化范围为6～8bar。
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